Iseng Aja

Oleh: Tri Wiyono

Salamullah untuk semua...
Tadi malam iseng buka-buka buku fisika yang ada di kamar. Perhatian saya terpaku pada satu topik yang mengutik saya untuk mekembali mengorek-orek rumus fisika yang telah sekian lama terpendam. Adalah fenomena benda langit jatuh dari langit. Setinggi apapun benda jatuh ternyata kecepatannya tidak pernah tak terbatas. Akan berakhir pada suatu nilai tertentu saja. Inilah yang disebut kecepatan terminal. Padahal kalau kita perhatikan, yang membuat benda jatuh adalah gaya gravitasi itu sendiri yang akan terus bekerja selama benda itu masih dalam lingkungan bumi. Makin tinggi suatu benda jatuh ternyata dia terus akan dipercepat dan kecepatannya makin bertambah dan bertambah. Namun kenapa pada kenyataannya kecepatan benda jatuh tidak pernah infinitife?

Jawabannya adalah karena ada gaya hambat dari udara, yang makin cepat benda bergerak maka gaya hambatnya juga akan makin besar.

Dalam fisika terhitung bahwa gaya hambat itu adalah Fh = ¹/₂.C.Æ¿.A.v²     (dengan : C=konstanta, Æ¿=massa jenis benda, A=luas penampang benda, v=kecepatan benda)
Iseng-iseng saya menghitung berapa kecepatan terminal tetesan air hujan yang berdiameter 3 mm.
Persamaan geraknya akan menjadi :
mg - ¹/₂.C.Æ¿.A.v² = m.dv/dt
dengan sedikit operasi integral, akan didapatkan kecepatan benda sebesar :
v = (^2mg/_C.Æ¿.A.[1-e^-ß.g.x])^1/2       (x=jarak yang sudah ditempuh benda)
dan ternyata dengan hanya menepuh jarak x=6meter saja, nilai e^-ß.g.x akan sudah hampir 0. Yang dengan kata lain dalam jarak 6meter kecepatan tetes air hujan sudah mencapai kecepatan terminal, yaitu : v = (^2mg/_C.Æ¿.A)^1/2
Dengan menganggap C=1, A=phi.r² , Æ¿=1000kg/m³ , dan g=10m/s²
Diperoleh kecepatan terminal tetes air sekitar 7,4 m/s.

Iseng-iseng lagi coba menghitung kecepatan tetes air yang jatuh dari ketinggian 1 km dengan ukuran butiran yang sama tapi tanpa ada gaya hambat.
Ternyata kecepatannya ketika sampai tanah adalah 153 m/s.
Butiran ini ketika menyentuh bumi akan memberikan gaya sebesar 112,2 N. (Bisa kebayang?? seperti ditimpa benda sebesar 11 kg).
Dan butiran air hujan ini akan memberikan tekanan pada bidang tumbuknya sebesar 1,6.10⁷ Pascal.
Tahukah seberapa besar tekanan itu?
Tekanan udara bumi adalah 1 atm = 1,01.10⁵ Pa
Badan kita tidak jadi penyek karena tekanan darah kita juga 1,01.10⁵ Pa. Bila kita pergi ke luar sana yang tekanannya 0 maka bisa dipastikan badan kita bakal meledak.
Ingat, perbedaan tekanan sebesar 1,01.10⁵ Pa akan menjadikan badan kita meledak.
Sekarang andaikan kita kejatuhan tetes air hujan tadi, akan terjadi tekanan 1,6.10⁷ Pascal. (dan ini juauh...juauh...lebih besar dari pada 1,01.10⁵ Pa.)
Pastilah badan kita akan bolong-bolong diberondong bulir tetes hujan itu...

Sungguh Allah menciptakan segala sesuatu tidak dengan sia-sia...


Penulis adalah Ketua KMMF UGM 1426 H
Pemenang Olimpiade Fisika Internasional 2003
Tapi kuliahnya di Farmasi (dan admin bingung mode on). Pengen liat wajahnya? Klik: http://kmmfugm.blogspot.com/2009/12/about-kmmf.html, cari Tri Wiyono